Obtención de imágenes óptimas por técnicas de Fourier. Aplicación al microscopio con análisis de polarización

Ciocci Brazzano, Ligia

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	fisica
Título:	Obtención de imágenes óptimas por técnicas de Fourier. Aplicación al microscopio con análisis de polarización
Título alternativo:	Obtaining optimum images by Fourier techniques. Aplication to the microscope with polarization analysis
Autor:	Ciocci Brazzano, Ligia
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Láser, Óptica de Materiales y Aplicaciones Electromagnéticas
Publicación en la Web:	2012-09-14
Fecha de defensa:	2011
Fecha en portada:	2011
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Director:	Simon, Juan Miguel
Director Asistente:	Echarri, Rodolfo Manuel
Consejero:	Ruiz de Azúa, Martín
Jurado:	Bragas, Andrea; Contreras, Rubén; Trivi, Marcelo
Idioma:	Español
Palabras clave:	TEORIA VECTORIAL DE LA DIFRACCION; GRAN APERTURA NUMERICA; FORMACION DE IMAGENES EN EL MICROSCOPIO; PROCESAMIENTO DE IMAGENES; TECNICAS DE FOURIER; MEJORAS EN LA RESOLUCIONVECTORIAL DIFFRACTION THEORY; HIGH NUMERICAL APERTURE; MICROSCOPE IMAGE FORMATION; IMAGE PROCESSING; FOURIER TECHNIQUES; RESOLUTION ENHANCEMENT
Tema:	física/microscopía física/óptica
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5130_CiocciBrazzano
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n5130_CiocciBrazzano.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n5130_CiocciBrazzano
Ubicación:	Dep.FIS 005130
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Ciocci Brazzano, Ligia. (2011). Obtención de imágenes óptimas por técnicas de Fourier. Aplicación al microscopio con análisis de polarización. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5130_CiocciBrazzano

Resumen:

En este trabajo proponemos e implementamos una nueva técnica para la optimización de imágenes del microscopio de gran apertura numérica. En estos sistemas la teoría escalar de la difracción no es una buena aproximación, por lo que para el desarrollo y validación de nuestra técnica, proponemos un modelo numérico original de la teoría vectorial de la difracción. Este modelo permite calcular, en el plano imagen, el campo eléctrico producido por un emisor puntual. Éste basa en una modificación del principio de Huygens-Fresnel, utilizando ondas secundarias esféricas vectoriales, en combinación con un método de integración de Monte Carlo. Aplicando este modelo estudiamos la formación de imágenes en el microscopio, considerando objetos autoluminosos no polarizados, y comparando las predicciones hechas por las teorías escalar y vectorial de la difracción, para microscopios con distintas aperturas numéricas. A partir de estos estudios desarrollamos una técnica de procesamiento de imágenes en el espacio de las frecuencias, a la que denominamos pseudodeconvolución. Ésta se basa en la corrección de la transformada de Fourier de la imagen por un factor dado por la relación simulada entre la función transferencia y una función transferencia meta, con mejores características para la resolución y el contraste. Nuestros estudios con simulaciones numéricas muestran que es posible obtener una mejora en la resolución de entre un 10 y un 15%, y una mejora cualitativa en el contraste. Aplicamos finalmente esta técnica a imágenes experimentales, verificando los resultados obtenidos en las simulaciones numéricas.

Abstract:

In this work we develop a novel technique to optimize images taken with high numerical aperture microscopes. As scalar diffraction theory is a poor approximation for these optical systems, we propose an original numerical model to calculate the image predicted by vector diffraction theory, to validate our technique. This model allows us to calculte the electric field produced in the image plane by a point source. It is based on modification of the Huygens-Frsenel principle that uses spherical vector wavelets, combined with a Monte Carlo integration method. Using this model we investigate image formation in the microscope for self-luminous unpolarized objects, comparing the predictions of scalar and vector diffraction theories, for different numerical apertures. We develop a new image processing technique, named pseudodeconvolution, based on the correction of the Fourier transform of the image. The correction factor is given by the simulated ratio between the transfer function and a goal transfer function, which is selected to provide an improvement in both the resolution and the contrast. Our results show that it is possible to improve the original image resolution by about 10 to 15%, and also obtain a contrast enhancement. Finally, we apply our technique to experimental images, verifying the results obtained by simulated images.

Citación:

---------- APA ----------

Ciocci Brazzano, Ligia. (2011). Obtención de imágenes óptimas por técnicas de Fourier. Aplicación al microscopio con análisis de polarización. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5130_CiocciBrazzano

---------- CHICAGO ----------

Ciocci Brazzano, Ligia. "Obtención de imágenes óptimas por técnicas de Fourier. Aplicación al microscopio con análisis de polarización". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2011.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5130_CiocciBrazzano

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